Découverte :
Michael Tswett était botaniste de formation et rien ne le
prédestinait à cette découverte : le sujet que traite sa thèse de doctorat
à l’université de Genève en 1896 (Physiologie
cellulaire de plantes « 1 ») n’avait aucun rapport direct avec ces
travaux après à l’exception que ça démontre son intérêt pour les pigments des
plantes et principalement la chlorophylle.
Naturellement la
première étape pratique pour effectuer ces recherches était l’extraction des
pigments à partir des plantes, il effectue des observations sur le comportement
de la chlorophylle envers divers solvants : A l’époque on savait extraire
avec l’éthanol le ou l’acétone le chlorophylle des plante que une fois évaporé
on obtient le un résidu noirâtre du pigment qui peut être facilement dissous dans
l’éther de pétrole (ou le Ligroïne) mais ce dernier , avec d’autres solvants
organique, ne pouvait pas l’extraire des feuilles ce qui a fait le sujet à plusieurs
hypothèses. Les chercheurs qui
précédaient Tswett expliquent ce problème par une modification chimique de la
structure des pigments affectant la solubilité. Ayant du mal à l’accepter, Tswett a supposé
correctement que la raison de ce comportement peut être une certaine force moléculaire qui lie les
pigments au substrat de la feuille et que ces forces dépendent de chaque
pigment individuellement; pour certains, comme la chlorophylle, ils sont plus
forte que pour les autres, par d’autres terme elle doit être retenue par une
force qui la fixait sur la cellulose, présentant ainsi le phénomène
d’adsorption l’identifiant comme une force moléculaire. Pour tester cette
hypothèse Tswett a dissous de la poudre de chlorophylle dans de l’éther de
pétrole et a ajouté du papier filtre (cellulose) comme succédané du tissue des
feuilles observant ainsi qu’elle capte la teinte se comportant ainsi comme la
feuille d’une plante qu’on y récupère en ajoutant de l’éthanol.
Une fois démontré les expériences ont montré que ces forces
différents d’un pigment à un autre et dépend du solvant utilisé. En pratique
cette différence permet d’extraire des pigments en particulier et de les isoler. Bien que l’éther de pétrole ne peut plus
extraire la chlorophylle il est utile pour extraire le Carotène en particulier (2).
Durant les années qui suivent, Tswett a mené systématiquement
un grand nombre d’expériences pour explorer les différents comportements de
plus d’une centaine de pigments envers divers les solvants et adsorbants postulant ainsi qu’une bonne sélection
de l’éluant et du solide permet d’effectuer une bonne séparation. Dans le but de gagner du temps en réalisant
le plus d’expérience un montage mis en point permettant d’exercer plusieurs expériences
simultanément : la poudre de la phase stationnaire et stabilisé dans des
petits tubes contenant en ajoutant des solutions des pigments dans l’éther de
pétrole. Le cycle adsorption et dissolution des pigments dans divers situations
ont permit de sélectionner le carbonate de calcium (CaCO₃), l’inuline (un polysaccharide) et L’alumine (ou oxyde
d’aluminium, de formule chimique Al₂O₃). Cela lui permit d’observer la formation de divers annaux
superposés de couleurs différentes due à
la variation de la force de rétention d’un composé chimique à un autre dans les
mêmes conditions physiques en rinçant
les colonnes avec des solvants différant permet de récupérer ces composé séparément
et successivement par élution. Parfois certains annaux sont eux même séparé en
d’autres annaux en descendant montrant la présence de composés additionnels le
long des colonnes. Une autre méthode
semblable utilisée par Tswett basé sur les mêmes phénomènes physiques est
d’ajouter directement la poudre de la phase stationnaire dans la solution,
ainsi les pigments subissent une adsorption et peuvent être obtenue séparément
par le moyen de plusieurs solvants apportant un dégrée de pureté acceptable.
Ces recherches présenté au cours d’une conférence de biologie en 8 mars
1903 (3) à Varsovie pour la première fois mais qui reste quand-même un rapport
intérimaire et bien que ces travaux on
connue beaucoup de progrès durant les années précédentes. Cette publication
concentré sur les recherches effectué sur les pigments principalement présente
pour la première fois la méthode de séparation que sera nommé après trois ans ,
chromatographie. La méthode de séparation à cette période était encore le fruit
prématuré d’un travail acharné méconnue par le monde à part l’entourage de
Michael. La méthode de séparation était à cette période constitué de plusieurs
étapes très compliqué, alors Tswett s’est concentré au développement d’une
méthode à une seul étape par une séparation sur une unique colonne par un flux
continue du solvant perfectionné durant les deux années qui suivent pour ses études sur les pigments
des plantes.
C’est qu’en 1905-1906 que la chromatographie fut révélée à la communauté
scientifique durant un conflit de résultat entre Tswett et l’un des botanistes
les plus respecté d’Europe à l’époque Hans Molisch, professeur de l’université
de Prague. Les résultats de Tswett ne correspondant pas à celle de Molisch une
grande polémique fut lancée vu qu’aucune explication de la nouvelle méthode
utilisée n’est fournie par Michael. Finalement en 1906 Tswett à révélé sa mystérieuse
méthode en détail dans l’une des revue les plus importante d’Europe utilisant la
dénomination « chromatographie » pour la première « Comme les radiations lumineuses dans le spectre,
les différents composant d’un mélange de pigments obéissent à une loi, se
trouver séparés sur une colonne de carbonate de calcium et peuvent ensuite être
déterminé qualitativement et quantitativement. J’appelle une telle
préparation un chromatogramme et la méthode correspondante la méthode
chromatographique » - Berichte der Deutschen Botanischen Gesellschaft
, dans cette publication on y trouve les divers aspects du phénomène de
l’adsorption en détail et son potentiel dans la séparation, l’optimisation de
la séparation par le choix approprié du solvant en utilisant un seul ou une
mixture, la possibilité d’effectuer une séparation bidimensionnel pour une séparation à deux étapes…. Il en va
même à généraliser sa méthode pouvant être appliqué à d’autres composants chimique
autres que les pigments bien que la nomination « chromatographie »n’
y semble lié que par son contexte historique. Ainsi cette publication marque la
naissance de la chromatographie qui connaitra un développement progressif le long
du siècle.
Actuellement la chromatographie a gagné beaucoup d’importance comme
méthode physique de séparation dans tout les laboratoires du monde, enfaite en
se référant à des statistiques économiques elle représente, en ses divers
aspects, 45% du chiffre d’affaire mondial des ventes des instruments d’un
marché évalué à 20 milliards de dollar en 2003. Les tendances actuelles
assurent un avenir bien plus prometteur pour la chromatographie sur deux plans,
l’augmentation de la sensibilité et l’efficacité de la méthode vers l’analyses
des traces qui n’est pas une nouvel tendance vue que la sensibilité s’est
amélioré progressivement au fils des années , mais l’essor de la
nanotechnologie semble prometteur pour le domaine d’analyse chimique ( inclus la
chromatographie ). On remarque sur un deuxième plan une tendance à développer
des instruments miniaturisé et portables pour l’analyse des drogues et la
détection des explosifs rendant la chromatographie, et d’autres méthodes,
abordables et accessible en dehors des laboratoires.
1)”the
structure of plant cells, the movement of the protoplasm and the structure of
chloroplasts”,
2) “The
Physico-Chemical Structure of theChlorophyll Particle: Experimental and
Critical Study”, Mikhael Tswett master thesis , Kazan university.
3) “On a
New Category of Adsorption Phenomena and Their Application to Biochemical Analysis.”
